双向变换器的两段式软起动方法*杨孟雄，阮新波，金科（南京航空航天大学航空电源重点实验室，江苏南京210016）Two-PhaseSoftStartMethodforBi-directionalDC-DCConverterYANGMengxiong,RUANXinbo,JINKe(NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,Nanjing210016,China摘要：双向变换器在两端“源”的运用场合下，采用传统的软起动方法，由于开关管互补导通，会从输出端“源”引入反向电感电流，导致损坏变换器。本文提出了一种新颖的双向变换器两段式软起动方法，通过对主控管和被控管均实施软起动，可以实现双向变换器在两端“源”下的开机软起动，避免产生反向电感电流。两段式软起动方法适用于一族的双向变换器，并且可以推广到多电平双向变换器中。本文最后给出了双向变换器两段式软起动及在燃料电池供电系统中开机的实验结果，验证了双向变换器两段式软起动方法的有效性。关键词：双向变换器，燃料电池，蓄电池，软起动，两端源运用场合。Abstract:Duetocomplementedoperationofswitchesinbi-directionalconverter,traditionalsoftstartmethodwillgiverisetolargeinverseinductorcurrentfromtheoutputsourceatdoublesourcesapplication,andresultindamageofconverter.Thispaperproposesanovelsoftstartmethod—two-phasesoftstartmethod.Byimplementingsoftstartofbothactiveswitchandpassiveswitch,two-phasesoftstartmethodcanrealizebi-directionalconvertersoftstartatdoublesourcesapplication,avoidinginverseinductorcurrent.Two-phasesoftstartmethodappliestoaseriesofbi-directionalconverterandcanbeextendedtomulti-levelbi-directionalconverter.Experimentalresultsoftwo-phasesoftstartandstartupinfuelcellpowersystemarefinallygiventoverifytheeffectivenessoftwo-phasesoftstartmethod.Keywords:bi-directionalconverter，fuelcell，battery，softstart，doublessourcesapplication。1.引言双向变换器在电池充电器，不间断供电系统(UPS)以及电动汽车等领域中得到了应用。近年来，随着光伏发电、风力发电、燃料电池等新能源分布式发电系统的大力发展，双向变换器的应用将变得更加广泛[1~5]。图1给出了一种燃料电池供电系统，它由燃料电池、单向DC-DC变换器、双向DC-DC变换器、逆变器和蓄电池构成[6]。单向DC-DC变换器将燃料电池宽范围的电压(200-400V)变换为360V的直流电压，然后通过后级逆变器得到220V/50Hz交流电给负载供电。双向变换器连接了直流母线和蓄电池，承担着控制能量双向流动的作用。燃料电池供电系统中的双向变换器选用了Buck-Boost双向变换器，如图2所示，其具有结构简单，易于控制，动态响应快等优点[7][8]。为了减小DC-DC变换器开机时的浪涌电流，一般需要采用软起动方法。对于双向变换器，如果将其看作“一机两用，分时复用”，即将其看作分别是不同时间两个方向的单向*本文工作得到教育部新世纪优秀人才计划资助。ThisworkwassupportedbytheProgramforNewCenturyExcellentTalentsinUniversity,China.变换器，传统软起动方法可以直接引入到双向变换器中。在图１的燃料电池供电系统中，双向变换器的两端分别是直流母线和蓄电池，传统软起动方法不再适用于此种两端“源”的运用场合。本文首先分析双向变换器采用传统软起动方法存在的问题，然后提出一种新颖的双向变换器两段式软起动方法。2.传统软起动存在的问题在图2中，Buck-Boost双向变换器的高、低压端电压分别是VH和VL，开关管Q1，Q2互补工作。在Boost模式下，变换器通过调节Q1来调节输出，所以定义Q1为主控管，Q2为被控管；同理，在Buck模式下定义Q2为主控管，Q1为被控管。传统的软起动方法是变换器开关管的占空比由零逐渐增大，使输出电压、电流逐渐升高至稳定值。这对于单端“源”单端“耗散性负载”的运用场合是可行的。在两端“源”的运用场合下，如果双向变换器工作在Boost模式，VL通过双向变换器向VH供电。开机时主控管Q1的占空比从零逐渐增大，被控管Q2的占空比从“1”逐渐减小，如图3所示，电压VL以很小占空比正向加于电感Lf，而VH-VL以很大的占空比反向加于Lf，电感...
